CN101709379A - 大型硅钙铁合金电炉的配料方法 - Google Patents

大型硅钙铁合金电炉的配料方法 Download PDF

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魏新华
李兴波
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Abstract

本发明涉及大型硅钙铁合金电炉的配料方法。配料中含硅石、石灰石、烟煤(干基)、兰炭(干基)、炉渣，其间的重量份配比为，硅石∶石灰石∶烟煤∶兰炭∶炉渣＝340∶(210-196)∶(118-108)∶(116-106)∶(60-110)；配碳系数为理论需碳量的0.87-0.91。本发明硅钙铁合金电炉之装备容量大，有效解决了炉底上涨难题，冶炼周期长达1年以上，产品质量高，钙含量29-32％，硅含量59-62％，碳含量小于0.4％，硫含量小于0.04％；电力消耗低，为10500KWH/T左右。

Description

大型硅钙铁合金电炉的配料方法
技术领域
本发明涉及大型硅钙铁合金电炉的冶炼技术，具体地说是大型硅钙铁合金电炉的配料方法。
背景技术
目前国内硅钙合金的生产，基本采用矿热电炉分层法和混合法冶炼。矿热电炉分层法冶炼的变压器容量最大为1500KVA；混合法冶炼采用矿热电炉，其变压器容量最大为6300KVA，存在冶炼周期短的问题，一般冶炼周期只有一个月。上述两种冶炼方法，存在炉底上涨快、产品质量低的难题：合金中，钙含量约为24-30％，硅含量约为55％；碳、硫含量高，分别约为0.6-0.8％、0.04-0.08％；电力消耗高，约为1300KWH/T左右。
硅钙合金生产的传统原料配方：采用硅石(SiO298％)、石灰(CaO90％)、陕北兰炭(干基，国定碳80％)，其重量份的配比为：硅石∶石灰∶兰炭＝260∶140∶(160-165)
硅钙合金生产工艺相当复杂，这是由于生产过程中使用的原料是硅石(SiO2)和石灰石(CaCO3→CaO+CO)，易生成稳定的结合物--高熔点炉渣：
2CaO+SiO2→2CaO.SiO2(炉渣)    (1)
炉渣的产生，大大降低了物效和能效，而且带来废物处理的生态问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种冶炼周期长、产品质量高的电炉配料新方法。
本发明是这样实现的：
采用30000KVA电炉系统、混合法冶炼硅钙合金的方法。
配料中，含硅石、石灰石、烟煤(干基)、兰炭(干基)、炉渣，其间重量份配比为：硅石∶石灰石∶烟煤∶兰炭∶炉渣＝340∶(210-196)∶(118-108)∶(116-106)∶(60-110)
配碳系数为理论需碳量的0.87-0.91；炉渣为循环利用。原料的化学成分及粒度见表1：
表1  原料的化学成分及粒度
  原料名称   粒度，mm  化学成分
  硅石   40-150  SiO2≥98％，Al2O3≤1.0％，Fe2O3≤0.5％.
  石灰石   60-100  CaO≥53％，MgO＜2.0％.
  原料名称   粒度，mm  化学成分
  烟煤   10-25  固定碳60％，挥发分35％灰分8％
  兰炭   10-30  固定碳85％，挥发分4％灰分10％
  炉渣   0-100  Si：36％，Ca：30％，Al：2.4％，C：8.1％，Fe：2.3％(平均值)
本发明采用石灰石，能有效的降低料面温度，降低烟气温度，有利于延长除尘器布袋寿命；节省传统工艺使用石灰的石灰石烧制环节，节省投资；利用炉子料面余热，节省烧制石灰时分解石灰石需要的热能，降低了能耗和碳排放。
本发明采用0.87-0.91的配碳系数：
1、有利于适当限制高熔点碳化物的形成，避免堆积造成炉底上涨；同时借助高温形成合金，并伴生一定的炉渣产生，将炉渣再回炉利用。而传统工艺借助1.08-1.12的过剩系数，用于减少炉渣产生，也就必然形成过多的高熔点碳化物堆积，造成炉底上涨。
本发明采用炉渣为配方原料之一，这是因为：
冶炼生产中，硅钙还原的主导反应如下：
CaO+2SiO2+5C→5CO+CaSi2(合金)    (2)
从热力学讲，反应(1)在任何温度下都是可行的，而反应(2)必须在1600℃以上才可能发生。为使反应(2)比反应(1)更得到支持，温度应该在1800℃以上。由于不可能把碳的量增加某一极限而导致碳化物的形成，必须使用高温才有助于合金的形成，同时也不可避免的形成炉渣。
炉渣主要由2CaO.SiO2(45-50％)、无法分离的合金(25-30％)和碳化物(25-30％的SiC-CaC2)组成。本发明利用了炉渣，使得被渣包裹的合金及热力学过程产生的中间碳化物SiC-CaC2，得到完全使用。
本发明之装备容量大，有效解决了炉底上涨难题，冶炼周期长达1年以上，产品质量高，钙含量29-32％，硅含量59-62％，碳含量小于0.4％，硫含量小于0.04％；电力消耗低，为10500KWH/T左右。
具体实施方式
下面叙述两个本发明的实施例。
采用30000KVA电炉系统、混合法冶炼硅钙合金。
实施例1.
配料中，含硅石、石灰石、烟煤(干基)、兰炭(干基)、炉渣。各组分的粒度为(mm)：硅石40-80，石灰石80-100，烟煤10-20，兰炭20-30，炉渣0-50。其间重量份配比为，硅石∶石灰石∶烟煤∶兰炭∶炉渣＝340∶196∶118∶106∶60。配碳系数为理论需碳量的0.91。
实施例2.
配料中，含硅石、石灰石、烟煤(干基)、兰炭(干基)、炉渣。各组分的粒度为(mm)：硅石80-150，石灰石60-80，烟煤15-25，兰炭10-20，炉渣50-100。其间重量份配比为，硅石∶石灰石∶烟煤∶兰炭∶炉渣＝340∶210∶108∶116∶110。配碳系数为理论需碳量的0.87。

Claims (2)

1.大型硅钙铁合金电炉的配料方法，其特征在于：配料中含硅石、石灰石、烟煤(干基)、兰炭(干基)、炉渣，其间的重量份配比为，硅石∶石灰石∶烟煤∶兰炭∶炉渣＝340∶(210-196)∶(118-108)∶(116-106)∶(60-110)；配碳系数为理论需碳量的0.87-0.91。
2.根据权利要求1所述大型硅钙铁合金电炉的配料方法，其特征在于，各组份的粒度为：硅石40-150mm、石灰石60-100mm、烟煤(干基)10-25mm、兰炭(干基)10-30mm、炉渣0-100mm。
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